張鳳海

（甘肅省廣播電視局會(huì)寧廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，甘肅白銀 730700）

1 系統(tǒng)概況

甘肅省廣播電視局會(huì)寧廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)（下文簡稱“轉(zhuǎn)播臺(tái)”）有2 個(gè)頻率，分別為1305 kHz 和1008 kHz，2 個(gè)頻率為雙頻同塔網(wǎng)絡(luò)。由于多方面原因的限制，在全國大范圍內(nèi)普遍使用50 Ω特性阻抗的背景下，會(huì)寧廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)機(jī)器輸出特性阻抗為75 Ω。天線是廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)發(fā)射天饋系統(tǒng)的核心，通過天線變動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)電磁波輻射和信號(hào)接收，廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)發(fā)射天饋系統(tǒng)終端設(shè)備性能的好壞直接決定著轉(zhuǎn)播臺(tái)播出信號(hào)的質(zhì)量。電子設(shè)備安裝天線后才具備產(chǎn)生電磁波的能力，天線系統(tǒng)和饋線系統(tǒng)共同構(gòu)成天線部件。會(huì)寧廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)調(diào)頻方式中使用的天線為一類播出設(shè)備，處于回路狀態(tài)的負(fù)載主要通過發(fā)射機(jī)末級(jí)槽路輸出[1]。天饋系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)聯(lián)合運(yùn)行并處理高頻電流與電磁波的轉(zhuǎn)換，使有效空間內(nèi)產(chǎn)生高質(zhì)量信號(hào)，確保播出及視聽質(zhì)量。

2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)故障的主要表現(xiàn)

轉(zhuǎn)播臺(tái)使用的發(fā)射機(jī)設(shè)備機(jī)器輸出阻抗為75 Ω，機(jī)器安裝調(diào)試后運(yùn)行的過程中一直存在功放盒發(fā)熱、防雷效果差、機(jī)器不穩(wěn)定等問題。經(jīng)過反復(fù)修理和調(diào)試，各項(xiàng)指標(biāo)雖然均能達(dá)到甲級(jí)水平，但性能仍不夠完美。會(huì)寧廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)所在地區(qū)為黃土高原，地下水位較低，水深土厚，接地電阻剛剛達(dá)標(biāo)，在夏季多雷雨的運(yùn)行環(huán)境下，功放盒遭雷擊損壞的情況頻發(fā)。此外，發(fā)射機(jī)天饋系統(tǒng)各發(fā)射頻率之間存在互相干擾的問題，信號(hào)稍大的情況下，發(fā)射機(jī)表頭便會(huì)隨信號(hào)幅度變化同步擺動(dòng)，超限、過負(fù)荷報(bào)警及掉高壓的可能性較大，如遇天氣變化，還存在較大的掉功率、功放模塊燒毀等可能。

3 故障維護(hù)思路

3.1 發(fā)射機(jī)槽路改造

為了解決功放發(fā)熱、易損壞等問題，我臺(tái)對(duì)槽路T 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了測量。發(fā)現(xiàn)斷開A 點(diǎn)測量，帶上天線測量，數(shù)據(jù)為50+j0。測量L4、L5 的電感量，發(fā)現(xiàn)L4 不等于L5 但C7=C8。根據(jù)理論值，75 Ω 特性輸出阻抗T 網(wǎng)絡(luò)移相及防雷原理，對(duì)發(fā)射機(jī)槽路進(jìn)行改造計(jì)算如下：L6 與C3 諧振于三次諧波，濾除三次上的電壓成分，根據(jù)傅立葉分解公式，三次諧波振幅最大，隨著諧波次數(shù)的增高而振幅減小[2]。為便于計(jì)算，把圖1 等效為圖2，把L6 串C9 等效成C′。圖2 為一個(gè)T 形匹配網(wǎng)絡(luò)Q=XL/R=tgB，B 為半邊電路的相移角，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的相移角為2B。當(dāng)R 短路時(shí)，XL 直接與2 個(gè)XC 并聯(lián)等效為電抗，這個(gè)等效電抗再與左側(cè)的電感串聯(lián)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的相移角為－45°，則X=其特性阻抗傳統(tǒng)為50 Ω，轉(zhuǎn)播臺(tái)特殊為75 Ω。當(dāng)輸出短路時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗由純阻75 Ω 轉(zhuǎn)為感抗75 Ω（j75 Ω）。

圖1 T 形匹配網(wǎng)絡(luò)

圖2 諧波次數(shù)增高的T 形匹配網(wǎng)絡(luò)

在新機(jī)器來時(shí)，機(jī)器不穩(wěn)定，調(diào)機(jī)出廠時(shí)雖然假負(fù)載為75 Ω。但是廠家出廠時(shí)把A點(diǎn)阻抗（T 網(wǎng)絡(luò)）調(diào)成50 Ω，不能正確匹配。機(jī)器到達(dá)電臺(tái)后，也能正常播出，但功放盒發(fā)熱。經(jīng)仔細(xì)分析，50 Ω通過T 網(wǎng)絡(luò)后轉(zhuǎn)為75 Ω，相移角發(fā)生變化。人為短路負(fù)載75 Ω，使輸出為0 Ω，此時(shí)測量A 點(diǎn)阻抗，既不是＋j50 Ω也不是＋j75 Ω，假如發(fā)生雷擊，機(jī)器功放輸出阻抗不能與天饋匹配，容易造成燒功放盒。機(jī)器功放發(fā)熱，熱穩(wěn)定性變差，指標(biāo)也不好。在A 點(diǎn)為50 Ω 時(shí)，指標(biāo)見表1。

表1 頻率1305 kHz 指標(biāo)

通過對(duì)槽路的重新改造，將A 點(diǎn)改為75 Ω（圖3），機(jī)器三大指標(biāo)均得到顯著改善，結(jié)果見表2、表3。按照這一思路改造后，功放盒在運(yùn)行過程中溫度明顯變低，用手觸摸功放盒感覺不到發(fā)熱，熱穩(wěn)定性改善，機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性也顯著提升。

表2 頻率1305 kHz 改造后指標(biāo)

表3 頻率1008 kHz 改造后指標(biāo)

圖3 實(shí)際電路

3.2 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造

轉(zhuǎn)播臺(tái)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造前電路如圖4 所示。

思路1：總結(jié)長期經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，真空可調(diào)電容，雖然能夠在一定范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，但是隨著環(huán)境溫度的變化，電容容值也會(huì)發(fā)生變化，溫度漂移大。首先針對(duì)圖4中的C1 進(jìn)行改造，把可調(diào)電容更換為瓷餅電容（陶瓷電容），陶瓷電容具有耐壓高功率容量大，溫飄系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。將C1 改為500 pF/25 kV/25 kV·A定值瓷餅電容，把原來的電容調(diào)節(jié)改為用電感進(jìn)行調(diào)節(jié)，電感線圈用紫銅制造，電感量受溫度影響小。

圖4 天調(diào)網(wǎng)絡(luò)改造前電路

思路2：對(duì)L1 與L4 線圈加粗。會(huì)寧縣地處溫帶，冬季寒冷，極端最低溫度可達(dá)-20 ℃；夏季炎熱，極端最高溫度可達(dá)35 ℃。此外，會(huì)寧臺(tái)發(fā)射機(jī)天調(diào)室處于密閉空間，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)散熱系統(tǒng)位于室內(nèi)，在夏季炎熱環(huán)境情況下會(huì)使環(huán)境溫度進(jìn)一步升高，超過50 ℃。為加速散熱，應(yīng)將阻塞線圈加粗處理，即將L1 與L4 線圈加粗。L1 與L4 線圈原規(guī)格為Ф10 mm，改造后規(guī)格為Ф30 mm，改造后阻塞線圈運(yùn)行過程中基本不發(fā)熱，L1 與L4 電感的Ф值均降低，整個(gè)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行更加穩(wěn)定安全。根據(jù)推算，應(yīng)使用大于18.4 mm 的紫銅管。原先用規(guī)格Ф10.0 mm 的管子設(shè)計(jì)過于保守，選用規(guī)格Ф30 mm 管子，冗余量大，阻塞網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行平穩(wěn)，在夏季天調(diào)室成覺不到熱達(dá)到了運(yùn)行平穩(wěn)、安全播出的要求。

思路3：在1008 網(wǎng)絡(luò)中增加接地電感L8。原網(wǎng)絡(luò)雖然滿足阻抗匹配的技術(shù)要求，但未考慮到氣候變化對(duì)鐵塔阻抗的影響，尤其在會(huì)寧地區(qū)冬季氣溫較低，低溫環(huán)境會(huì)對(duì)天線阻抗產(chǎn)生不利影響。廠家在設(shè)計(jì)時(shí)，只能調(diào)節(jié)L2/L3 公共端之預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，并且L2/L3 預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整必然造成1305 網(wǎng)絡(luò)阻抗的變化。調(diào)試過程中1008 網(wǎng)絡(luò)調(diào)整后，1305 網(wǎng)絡(luò)必然隨之發(fā)生變動(dòng)，給調(diào)試造成巨大困難，甚至調(diào)試失敗，浪費(fèi)時(shí)間精力。為此，可以考慮在1008 網(wǎng)絡(luò)中增加一對(duì)地可調(diào)電感L8，并使L2/L3 公共端之預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)固定不動(dòng)。兩套網(wǎng)絡(luò)互相獨(dú)立，互不影響，大大簡化了調(diào)試過程（圖5）。

圖5 1008 網(wǎng)絡(luò)增設(shè)對(duì)地可調(diào)電感L8 示意

對(duì)于中波發(fā)射系統(tǒng)而言，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的性能十分關(guān)鍵，其與發(fā)射效果和發(fā)射頻率均存在直接關(guān)聯(lián)，通過以上改造措施的實(shí)施及對(duì)天饋匹配網(wǎng)絡(luò)和發(fā)射機(jī)輸出網(wǎng)絡(luò)的調(diào)配后，發(fā)射環(huán)境明顯改善，調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性顯著提升。

4 結(jié)論

采用以上方法對(duì)槽路網(wǎng)絡(luò)及天調(diào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造后，系統(tǒng)運(yùn)行過程更加平穩(wěn)、安全，即使在冬季氣溫較低和夏季炎熱的環(huán)境下，機(jī)器仍安全播出，且機(jī)器6 層防雷效果十分明顯，雷擊隱患徹底解除，能夠保證機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)行。特別是T 網(wǎng)絡(luò)改造后所增設(shè)的最后一級(jí)防雷效果，更為發(fā)射機(jī)天饋系統(tǒng)增加了一層防雷保護(hù)。系統(tǒng)改造后轉(zhuǎn)播臺(tái)可實(shí)現(xiàn)全天候高質(zhì)量播出，停播率為0。